高速公路橋梁工程中的沖擊鉆成孔灌注樁施工

辛星

摘要：結合具體工程實例，介紹沖擊鉆孔灌注樁施工準備工作，對沖擊鉆成孔施工技術要點進行分析，詳細探討鋼筋籠吊裝及混凝土灌注技術措施，并提出了鉆孔常見問題及處理措施，以提高沖擊鉆成孔灌注樁施工效率，確保橋梁工程整體施工質量。

關鍵詞：橋梁工程；沖擊鉆成孔；施工技術

0? ?引言

近年來，鉆孔灌注樁施工工藝因其施工簡單、承載能力高、造價低廉等特性，而被廣泛應用于公路橋梁工程中。鉆孔灌注樁作業期間，因受多種因素干擾容易發生質量隱患，所有為了提高沖擊鉆成孔灌注樁施工效率，確保橋梁工程整體施工質量，必須加大對鉆孔灌注樁施工工藝的研究力度。

1? ?工程概況

廣佛肇高速公路廣州石井至肇慶大旺段佛山段S3標段，項目里程樁號為K27+534～K35+112.5，總長7.579km，其中包括：特大橋4座，總長度為6758.5m；中型橋1座，橋長820m；互通立交橋2個、匝道橋6個，總長度為1054.9m；另有7個涵洞。其中新沙路互通總長820m，樁號為K28+562.5～K29+382.5。本工程橋梁樁基選擇沖擊鉆成孔法進行樁基礎作業。

2? ?鉆孔灌注樁施工技術要點

2.1? 鉆孔前的準備工作

2.1.1? 場地整理

在施工之前，應根據不同狀況收拾施工場地。鉆孔樁在水中的基礎均要搭建作業平臺，鑒于樁基位于干旱地，先將雜物清理干凈再夯實緊密便可。

2.1.2? 制作泥漿池

儲漿池和沉淀池采用鋼板制作鐵皮箱，整體吊裝組合安裝，以便重復利用，減少人工及材料費。沖擊鉆泥漿池規格為9.5m×4m×2m。

2.2? 護筒埋設

為防止鉆孔時出現沉降和歪斜，保證鉆機底座水平與緊實，需提前對施工現場做好整平工作。通過監理當場檢查合格后，將四根護樁采用十字線放出來，并以此為標準埋設護筒。

制造護筒使用10mm厚的鋼板，并將加強筋與吊耳焊接在頂端，其內徑必須比樁徑大20cm以上，長度不小于400cm。選用機械挖掘進行護筒埋設，搗實護筒底端和土層連接的黏土，用黏土將護筒外側塞滿并搗實，防止地面水沿此處滲進。

按地質情況決定埋深，黏土應大于1m，砂土應在1.5m以上，在有沖刷的河床處應在護筒底部埋1～1.5m的沖刷線。護筒頂部應比施工水位高1.0～1.5m，超過地面不得小于30cm。

安裝好鉆機，將鉆頭置于孔中心位置，并確保護筒垂直，監理工程師批準后再進行鉆孔。鉆機鉆心和鋼護筒中央部位誤差不能超過5cm，護筒斜度誤差不能超過1%。

2.3? 鉆機施工

2.3.1? 鉆機就位

搭建完鉆臺后，把鉆機轉移到樁位處，鉆機底座用鋼枕，以保證底座穩定。使用倒鏈滑車將機座交錯對稱拽緊，以確保在鉆孔及作業時無移動、下沉現象。鉆架、鉆桿應垂直，鉆頭、鉆桿及鉆徑中央處于同一垂直線上，最大誤差不能超過50mm，以確保孔位準確、鉆孔平直。

調整鉆機底盤使其保持水平且平穩，啟動試鉆。仔細將鉆頭與設計中心對齊，蓋好密封板，試轉幾圈，對鉆桿垂直度進行監測，確保鉆機頂端的起重滑輪、轉盤及樁孔中央處于一條直線。暫時移動鉆架時，要做好標記，保證鉆機回到正確地點，需要時要再次對正。

根據平臺受力與支撐狀況，合理安排鉆機放置地點，統一計劃開鉆次序，以防相互影響。十字鉆頭常用于碎石土、巖石土，管式鉆具常用于在軟土、砂質土。鉆機布置如圖1所示。

2.3.2? ?鉆進

樁基打孔選擇沖擊鉆，打孔時將護筒底口部分打開，把約1：1的小片石與黏土結合物灌入護筒中，使用小沖程撞擊。施工期間要留意維持重錘引導效用，確保成孔保持垂直。定期抽樣檢測鉆孔泥漿，若其不合格應立即調節。為避免發生塌孔，使用重錘導向沖擊法讓礫石層變成堅固的孔壁，直至達到設計高程為止。

成孔用沖擊法時，開孔宜選擇小沖程，以保證初始成孔牢固、平直、光滑，起到引導和避免孔口塌陷的作用。鉆進深度大于全部鉆頭高與沖程之和后，才可實施常規沖擊。中、大沖程適用于堅固的浮、卵、巖石層，中、小沖程適用于疏松地層。預備替換鉆頭，輪流運用，鉆頭直徑大于1.5cm磨損時，要立即替換和修復。

2.4? ?成孔、清孔

清孔應在成孔檢驗達標后進行。通常用換漿、吸漿、挖渣、空壓機噴射等清孔方式。該橋清孔采用換漿方式。孔中泥漿指標和沉降厚均為清孔指標，實際施工中，確保泥漿密度在1.1以下，沉降厚摩擦樁不得超過30cm，即達到清孔要求。安裝鋼筋籠到設計設計高度后，若泥漿指標與沉降厚高于規定，要重新清孔，直到符合規定。鉆孔灌注樁成孔質量標準如表1。

2.5? ?鋼筋籠加工及安裝

2.5.1? ?鋼筋籠制作

進工地的鋼筋應附出廠合格證及質量保證書，分別按尺寸、型號、批量將其分別放置，并根據規范進行抽樣檢測。請監理方和施工方一起當場目擊采樣，以書面形式將檢測結果告知技術負責人，監理部門批準達標后才能生產。工地放置鋼筋位置需要掛牌，以備檢驗。

鋼筋籠采用在鋼筋加工廠集中加工。在加工鋼筋籠前，根據不同樁型將每根實樣翻出，先將加勁箍和螺旋箍筋根據實樣制造，使用鋼筋籠滾焊機加工，采用螺紋套筒連接主筋。根據要求檢驗批號，采樣送檢達標后才能應用。

依照設計規定和真實樁長，在孔上進行配筋。主筋搭接下料期間，要確保搭接點的數目小于主筋的50%。制造加筋箍時，要保證樁主筋防護層在50mm以上。鋼筋籠真實長大于30m時，要分段加工鋼筋籠。加工時重疊的鋼筋接頭要彼此交錯，交錯長及數目要必須符合規定。加筋和主筋的焊接要符合相關規定。

2.5.2? ?鋼筋籠吊裝施工方法

完成鋼筋籠施工后，選用起重機整體起吊，以保證起吊鋼筋籠的安全性。采用三點起吊法，第一和第二吊點設在骨架上部，使用起重機大鉤起吊。第三吊點設在骨架下部1/3處，使用起重機小鉤。整個鋼筋籠同時起吊，在空中豎起調整。

鋼筋籠直徑大于1200mm、長度大于6m時，對起吊點處予以加固。適當增加吊點處箍筋，控制焊接質量，以保證鋼筋籠在起吊時不致變形或脫落。設置一個加勁筋于鋼筋籠上端與主筋焊接牢固，用作吊樁支撐點。

鋼筋籠為一節時，布置樁身鋼筋籠時應選擇一次整體起吊法。分節制造鋼筋籠時，先把下一節鋼筋籠吊起放在超過孔口約1.0m處，再起吊上一節鋼筋籠。對齊主筋后連接，纏上螺旋箍筋，提起全部鋼筋籠，將其緩慢放到孔中就緒[1]。

2.6? ?安裝導管

認真檢測導管焊接縫，并進行防水測試，15min內不滲漏即可。導管相連時，用橡膠圈封口，并擰緊導管連接處，避免導管澆筑混凝土過程中漏水[2]。

第一次澆筑混凝土時，確保導管懸高為25～50cm。確保分段導管容易拆卸、移動，且不能超過導管吊裝機械的起吊高。每次使用完，均應檢測導管有無漏水情況，橡膠墊有無老舊滲漏，若有要立即替換橡膠墊。若導管出現小洞，立即焊接修補。將一段已用過導管取出后，應馬上用水沖洗潔凈、堆放齊整，以便于下回使用。

2.7? ?二次清孔

在鋼筋骨架及導管放下后，水下混凝土澆筑前，要對孔中泥漿指標及孔底沉降厚度進行重新檢測。若其不滿足規范，必須再次清孔，達到標準后才能澆筑水下混凝土。二次清孔后泥漿密度應為1.03～1.10，含砂率應＜2%，膠體率高于98%。

2.8? ?混凝土灌注

2.8.1? ?水密試驗

對導管進行水密試驗合格后方可用于灌樁施工。水密試驗要求導管應能承受1.2～1.5MPa的壓力。使用前需要檢查導管是否漏氣、漏水、變形，接頭連接是否牢固可靠。定期進行一次水密性試驗，試驗壓力為樁孔底靜水（漿）壓力的1.5倍。

水密試驗方法如下：拼裝好的導管，將兩端封閉，在端口焊接進出輸水管頭。往管內注水，注滿后封出水管頭，加壓注水，達到檢測壓力，經過15min不漏水即為合格。

2.8.2? ?混凝土灌注要點

在混凝土澆筑前，對孔底部泥漿沉渣厚進行檢測，若其大于150mm應重新清孔。確保孔壁穩固，以免鉆孔坍塌。對拌和料的均勻度、坍落度進行嚴格把控，將坍落度在18～22cm。混凝土澆筑期間，先將皮球置于料斗底部，待拌制好的混凝土填滿料斗后，即可將球剪掉[3]。

確保混凝土澆筑不間斷，并盡量減小導管拆卸的相隔時間。若導管中混凝土不足，要慢慢澆注，避免在導管中產生高壓氣袋，擠壓掉密封墊片。

在澆注期間，保證孔中壓力穩定，避免鉆孔坍塌。采用測深錘及時對混凝土面高與埋設導管的深度進行檢測，認真把控導管埋設深（以2～6m為宜），避免導管提漏或埋設太深無法拔出產生斷樁。埋設導管深度根據混凝土表面浮渣厚來確定，有緩凝劑加入拌合料、澆注速度過快、導管較牢固且有充分提升能力時，可將埋設深度適量增加。

為了使混凝土沖擊力降低，抑制鋼筋籠上浮，在混凝土澆筑表面與鋼筋框架接觸時，最好增大導管埋深，并降低澆注速率。混凝土表面滲到鋼筋框架特定深度后，將導管適當抬高，保證鋼筋框架埋入導管下端一定深度。混凝土澆筑頂部標高要超過設計樁頂部標高至少80cm，以便將浮漿和樁頭清除。

2.9? ?泥漿處理

塘邊互通主線橋及匝道橋、西樂公路高架橋樁基泥漿采用泥漿分離機處理，泥漿分離機原理如下：泥漿在輸料泵的壓力作用下被送進各濾室，通過濾布將固體和液體分離。在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室形成濾餅。濾液穿過濾布，并沿濾板溝槽流至下方出液孔通道，集中排出。濾室過濾開始時，泥漿在進料泵的推動下，經止推板上的進料口進入各濾室內，并借進料泵產生的壓力進行過濾。

3? ?鉆孔異常處理

3.1? 坍孔處理

在鉆孔期間出現塌孔時，應找出起因并予以解決。為了提高孔壁構造治理，可根據具體情況將干燥木屑添加到泥漿內，并適當提高泥漿密度。待鉆頭全部沒入泥漿后，以均勻速度下至孔底，保證每一次提鉆的速度為0.3～0.5m/s。塌孔較厲害時，必須將孔回填后再次鉆孔。

3.2? ?縮孔處理

若鉆孔中出現彎孔、縮孔，通常應將鉆頭提至偏孔位置在來回掃孔，直至鉆孔筆直。若出現彎孔厲害及探頭巖，應使用小片石或礫石摻入黏土一起填充偏孔位置，待填充物沉實后進行鉆孔校正。

3.3? ?埋鉆和卡鉆處理

埋鉆的主要原因是一次進深過大或泥漿在砂層內下沉太快。卡鉆得主要原因是鉆頭底閉合不良、鉆孔期間砂礫落下等。出現埋鉆或卡鉆時，很多泥漿會沉積在鉆頭附近，產生極大側向阻力，所以在解決時必須先將阻力解除，禁止強制處置，否則很可能導致鉆桿斷裂、動力頭損壞[4]。

4? ?結束語

在高速公路橋梁鉆孔灌注樁作業過程中，必須嚴格按規范標準進行施工，避免施工中產生質量隱患。在鉆孔灌注樁施工過程中，必須嚴格控制施工質量，同時將成樁質量把控好，本文結合項目具體狀況，對于可能產生的質量隱患擬定具體的施工計劃，構建完整的質量控制體系，以保證橋梁鉆孔樁的施工質量符合規定。

參考文獻

[1] 胡躍華.公路橋梁項目中鉆孔灌注樁施工技術分析[J].四川建材，2023（2）：121-122.

[2] 廉兆成.橋梁施工中鉆孔灌注樁質量控制措施研究[J].工程建設與設計，2023（2）：134-136.

[3] 劉登.橋梁鉆孔灌注樁施工管理分析[J].工程技術研究，2022（21）：121-123.

[4] 沈偉.公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術應用研究[J].工程建設與設計，2022（18）：158-160.